逆向工程在模具維修中的運(yùn)用

1、逆向工程在模具維修中的應(yīng)用東風(fēng)（十堰）車身部件有限責(zé)任公司楊志猛摘要： 本文通過(guò)具體實(shí)例闡述了逆向工程在模具維修中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了從點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集、曲面模型構(gòu)建、UGS體生成、數(shù)控加工及模具調(diào)試的全過(guò)程。關(guān)鍵詞 ：模具部件; 逆向工程 ; 數(shù)控加工 ; 模具調(diào)試Abstract : The application of reversing engineering in the mould maitaining was illustrated through the concrete examples ,and the overall process of the conllecting po

2、int cloud data , constructing curve models , generating the UG entities,numerical controlling machining,mould debugging was introduced on emphases.Keyword : mould components; reversing engineering; numerical controlling machining; mould debugging 1 引言我公司的老產(chǎn)品占有相當(dāng)比重，許多模具圖紙都存在著與實(shí)際模具不符的現(xiàn)象， 而有的模具根本就沒(méi)有圖紙，

3、這給模具部件更換及日常維修工作帶來(lái)相當(dāng)大的困難。本文將通過(guò)零件邊板-踏板支架拉延模壓邊圈的更換，闡述逆向工程在模具維修中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹從點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集、曲面模型構(gòu)建、UG 實(shí)體生成、數(shù)控加工及模具調(diào)試的全過(guò)程。逆向工程在模具維修中的應(yīng)用,可以說(shuō)是我公司模具維修技術(shù)上的一個(gè)突破， 它豐富了我公司模具維修技能，大大縮短了模具維修周期，提高了模具維修質(zhì)量。2 產(chǎn)品及相關(guān)模具簡(jiǎn)介2.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介邊板-踏板支架（制件號(hào)：53N-01511-B）是我公司老產(chǎn)品中的主打產(chǎn)品，月均產(chǎn)量在5000輛份以上，具有制件復(fù)雜，工序長(zhǎng)等特點(diǎn)，這給模具的保障能 力提出了更高的要求。圖一為沖壓件成品圖，它經(jīng)過(guò)以下幾道工序

4、沖壓完成：20P預(yù)拉延 一30P拉延- 40P修邊沖孔50P翻邊成形-a 60P沖孔a70P正沖側(cè)沖孔一電0P切舌 90P翻口由于模具經(jīng)過(guò)十多年的大批量生產(chǎn)，模具的狀態(tài)已不容樂(lè)觀，部分模具已可以報(bào)廢。本文中涉及到的制件邊板-踏板支架30P拉延序模具40C-5795在一次 生產(chǎn)中出現(xiàn)重大故障（見(jiàn)圖二），其壓邊圈出現(xiàn)斷裂失效，造成了生產(chǎn)的停頓。3.2模具簡(jiǎn)介模具的主要參數(shù)如下：（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪得出）此模具為1988年設(shè)計(jì)制造，距今已有22年之久，模具圖紙殘缺不全，大部 分已經(jīng)遺失，現(xiàn)有的圖紙看不清楚，同時(shí)數(shù)據(jù)也不全，故老圖紙基本沒(méi)有參考價(jià) 值。(1) 模具輪廓尺寸：650mm*1100mm*680m

5、m(2)模具閉合高度：680mm(3) 使用氣壓：4.5MPa(4)托干布局圖如下：(托干規(guī)格：2 28*420,行程：40mm)如圖二左示：模具40C-5795主要有凸模、凹模、壓邊圈及模架組成，模具制造時(shí)是依據(jù)靠模進(jìn)行仿形銃，而靠模是根據(jù)制件圖手工加工成型的， 其精度較 低，而且要根據(jù)實(shí)際的成型情況進(jìn)行修正，因此實(shí)物與圖紙存在著較大的差異， 即實(shí)物與圖紙不符。鑒于以上情況，我們只能將圖紙作為參照，而以實(shí)物為基準(zhǔn) 更換壓邊圈。圖2.1示工序制件圖與實(shí)物工序件存在差異，故應(yīng)以實(shí)物為基準(zhǔn)更 換壓邊圈。壓邊圈斷裂成三塊使模具無(wú)法正常工作，臨時(shí)措施可以燒焊應(yīng)付生產(chǎn)，但 制件的質(zhì)量和模具的穩(wěn)定性及安全

6、性將受到很大影響，因此徹底的措施是要對(duì)壓 邊圈進(jìn)行更換。2.2:通過(guò)逆向工程反求得出壓邊圈的加工數(shù)模，維修后的預(yù)計(jì)效果如下圖圖2.2壓邊圈CA位體模型3利用逆向工程對(duì)壓邊圈進(jìn)行更換3.1 逆向工程簡(jiǎn)介將實(shí)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型相關(guān)的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造 技術(shù)的總稱，稱為逆向工程”。由于逆向工程的實(shí)施能在很短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確、可 靠地復(fù)制實(shí)物樣件，因此逆向工程成為當(dāng)前制造技術(shù)的熱點(diǎn)之一。逆向工程的設(shè)計(jì)流程如圖三示：實(shí)物分析CAD模型重建* 數(shù)據(jù)處理數(shù)控加工3.2 實(shí)物的全面分析我們通過(guò)對(duì)損壞壓邊圈的分析知道，通過(guò)對(duì) 30P工序件三坐標(biāo)掃描（簡(jiǎn)單 曲面可以打點(diǎn)）并處理后可以得到工序件的數(shù)

7、模，而壓邊圈和凸模組成的型面就 是工序件數(shù)模的內(nèi)表面，即工序件數(shù)模外表面的一個(gè)料厚偏置面。因此，我們只需得到壓邊圈所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云圖（不需要對(duì)整個(gè)工序件的點(diǎn)云進(jìn)行處理， 只需對(duì)壓 邊圈所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理即可，以縮短處理周期），就可以通過(guò)UG的處理得到壓 邊圈的加工數(shù)模。通過(guò)工序件實(shí)現(xiàn)對(duì)壓邊圈的逆向。3.3 工序件數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集所用到的測(cè)量設(shè)備和方法多種多樣，其原理也各不褸同。我們采用測(cè)量的設(shè)備是意大利 C00RD3公司的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，可以用來(lái)測(cè)量特征的空間坐標(biāo)及輪廓線，此設(shè)備獲得的點(diǎn)數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)化為iges文件格式通過(guò) UG軟件進(jìn)行處理，而且比較方便。圖四、圖五為工序件在三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x上的打 點(diǎn)小意圖

8、。圖四工序件實(shí)物圖圖五意大利C00RD3三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x采集數(shù)據(jù)的一般原則是在曲率變化比較大的地方打點(diǎn)要密集一些，平滑的地方則可以稀少一些。采點(diǎn)精度，這直接影響構(gòu)造 CAD模型的精度。圖六為三3.4數(shù)據(jù)分析處理通過(guò)對(duì)壓料圈的實(shí)物及圖六點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分析可知，得到A-A,B-B,C-C這三個(gè)截面的數(shù)據(jù)對(duì)于壓料圈數(shù)模的重建比較關(guān)鍵。 而這三個(gè)截面的分析處理如下如下：(A-A)截面圖+4+ +I44-4+4+4 444+ 4-4-4+4-什 4 + i+ + ,(C-C)截面圖數(shù)據(jù)處理是逆向工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的結(jié)果將直接影響后期模型重建的 質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理的目的：一是除去模型中冗余的數(shù)據(jù)點(diǎn)， 最好只留下恰好

9、夠重構(gòu) 出CAD真型的數(shù)據(jù)量；二是對(duì)噪聲點(diǎn)進(jìn)行過(guò)濾。具體處理內(nèi)容包括補(bǔ)償點(diǎn)產(chǎn)生、 噪聲點(diǎn)刪除、數(shù)據(jù)點(diǎn)精化、數(shù)據(jù)點(diǎn)加密、坐標(biāo)變換、數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換穩(wěn)數(shù)據(jù)輸出。 通常這個(gè)工作在UG軟件中完成。3.5 CAD模型重建UG的逆向造型遵循點(diǎn)-線-面-體的一般原則。3.5.1 連接曲線曲線連接應(yīng)盡量做到誤差最小并且光順。如果是曲面數(shù)據(jù)曲線應(yīng)分層連 接，每層必須有一相同的坐標(biāo)值，層與層之間哪一相同坐標(biāo)值根據(jù)給出的取點(diǎn)問(wèn) 距等數(shù)值變化。曲線的連線要做到有的放矢，根據(jù)實(shí)物的形狀、特征大致確定構(gòu) 面方法，從而確定需要連哪些線條，不必連哪些線條。連線最常用的是樣條線，對(duì)有圓角、倒角、翻邊的地方如無(wú)特殊要求可先忽略，做

10、成直角，做完曲面后再處理。3.5 .2 曲線調(diào)整因測(cè)量有誤差及實(shí)物表面的劃傷和缺陷等原因，連成的樣條線的曲率半徑變化往往存在突變，對(duì)以后的構(gòu)面的光順性有影響。因此曲線必須經(jīng)過(guò)調(diào)整，使其光順。調(diào)整曲線時(shí)可使用 UG軟件的相關(guān)命令，也可使用增加、刪除個(gè)別點(diǎn)的辦法使曲線光順。但必須注意的是，無(wú)論用什么方法調(diào)整曲線都會(huì)產(chǎn)生偏差，調(diào)整次數(shù)越多，累積誤差越大。誤差允許值視樣件的具體要求決定。3.5 .3 曲面重構(gòu)。曲面的合成在UG中有多種方法，曲線順序合成曲面時(shí)，并不是能一次成 功的，往往要經(jīng)過(guò)多次調(diào)整修改。曲面有凸起、折痕，甚至曲面無(wú)法合成等問(wèn)題經(jīng)常碰到，這就要求設(shè)計(jì)人員不僅要熟練掌握 UG的造型功熊，

11、還應(yīng)會(huì)分析原因。合成曲面時(shí)多用切面來(lái)解決曲率變化大的地方的折痕問(wèn)題。通過(guò)做出兩面之間的曲面使兩個(gè)曲面光順。在構(gòu)建曲面的過(guò)程中，有時(shí)還要再加一些線條，用于構(gòu)面。連線和構(gòu)面經(jīng)常要交替進(jìn)行。曲面建成后，要檢查曲面的誤差，對(duì)外觀要求較高的曲面還要檢查表面的光順度。構(gòu)面還要注意簡(jiǎn)潔。面要盡量做得大，張數(shù)少，不要太碎，這樣有利于后面增加一些圓角、斜度、倒角、翻邊等特征，而且也有利于下一步編程加工。3.5 .4 實(shí)體構(gòu)造當(dāng)外表面完成后，下一步就要構(gòu)建實(shí)體模型。當(dāng)模型比較簡(jiǎn)單且所做的外表面質(zhì)量比較好時(shí)，可以使用 UG中實(shí)體構(gòu)造菜單中的命令構(gòu)建實(shí)體模型，但是有時(shí)實(shí)體構(gòu)建并不能一次完成，還需要反復(fù)修改曲線、曲面，

12、再重新構(gòu)建，直至完成。 在構(gòu)造實(shí)體模型時(shí)還應(yīng)注意完成后與實(shí)物的參考對(duì)照，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理應(yīng)多加注意，看是否對(duì)實(shí)物的整體有太大的影響，如過(guò)多地背離了設(shè)計(jì)要求，那么就應(yīng)重新分析。通過(guò)以上步驟及大量數(shù)據(jù)的處理，便可生成壓邊圈的三維實(shí)體模型如圖七。圖七壓邊圈CADK體模型3.6數(shù)控加工UM件最寸長(zhǎng)于NC編程技術(shù)，在有了三維造型的前提下，CA曲?？芍苯?在UG中生成加工程序，在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工。圖八為正在我公司數(shù)控機(jī)床上 加工的壓邊圈。圖八數(shù)控機(jī)床上加工的壓邊圈毛坯4模具調(diào)試壓邊圈通過(guò)數(shù)控加工完成后，模修 鉗工要對(duì)其表面光潔度和粗糙度進(jìn)行 提高，同時(shí)，壓邊圈的局部型面同原模 具的凸模和凹?？赡苓€有干涉的地方需要修整， 提高拉延模的研合率，最終要拉 延出合格的制件。圖九為鉗工在對(duì)數(shù)控加工完成后的壓邊圈進(jìn)行修整，同時(shí)對(duì)模 具進(jìn)行調(diào)試。圖十新更換的壓邊圈在生產(chǎn)中正常運(yùn)行的情況。圖九 模具調(diào)試圖十 新更換的壓邊圈在生產(chǎn)中正常運(yùn)行5結(jié)束語(yǔ)逆向工程在模具維修中的應(yīng)用，是傳統(tǒng)模具維修技術(shù)上的一個(gè)新的嘗試， 它在我公司的應(yīng)用，豐富了我公司模具維修技能方式，提高了模具